2024届山东省德州市高三上学期1月期末考试物理试题（Word版）

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山东省德州市2024.1
2024届高三上学期1月期末考试物理试题
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的
姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置。
2.选择题答案必须使用2B 铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字
笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、
试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.2023年12月14日，我国宣布新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世 界科学家来中国集智攻关，共同追逐“人造太阳”能源梦想。“人造太阳”物理本质就是核
聚变，其发生核聚变的原理和太阳发光发热的原理很相似，核反应方程为{H+iH→;He
+X+17.6MeV 。 下列说法正确的是
A.X 是质子 B. 该反应为链式反应
C.2He 的比结合能比{H 的大 D.!He 的结合能为17.6MeV
2.物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量单位之间的关系。下列
选项中可以用来表示磁感应强度单位的是
A.(V·s)/m² B.Wb/m
C.(N·s)/(C·m²) D.(kg·m)/(A·s²)
3.以下关于光学实验或应用说法正确的是
M
薄片’
(a) 甲
(b)
乙
丙 丁
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A. 图甲是双缝干涉实验装置，单色光通过狭缝时也会发生衍射
B. 图乙中检验工件 N 的平整度，通过干涉条纹可推断出Q 为凹处
C. 图丙中的牛顿环干涉图样是一些等间距的亮暗相间的同心圆环
D. 图丁中观看立体电影的眼镜镜片利用了光的干涉原理
4.如图所示的电路中，电源电动势E 和内阻 r 保持不变，R₁ 和 R₃ 均为定值电阻，R₃>r,R₂
为滑动变阻器。当R₂ 的滑动触点在ab 的中点时合上开关 S, 此时三个理想电表A₁、A。和
V的示数分别为I₁ 、I₂ 和U, 现将R₂ 的滑动触点向a 端移动，则
A. 电源的输出功率增大
B.R₃ 消耗的功率增大
D.I₁ 增大，I₂ 减小，U 减小
5.“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到设防区域前，向设防区域提前几秒 至数十秒发出警报，以减少损失。科研机构对波的特性展开研究，图甲为简谐波在 t=1.75s 时的波形图，M 是此波上的一个质点，平衡位置处于11m 处，图乙为质点M 的
振动图像，则
甲
乙
A. 该列波沿 x 轴负方向传播
B. 经过一段时间后，质点 M 将到达x=18m 处
C. 在 t=13.5s 时，质点M 的加速度沿y 轴负方向
D. 在1.75s～5.25s 内，质点M 通过的路程为0.9m
6.某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域
的圆心角α均为,磁场均沿半径方向。匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab=cd=1、
bc=ad=2l 。 线圈以角速度 w 绕中心轴匀速转动，bc 和 ad 边同时进入磁场。在磁场
中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为 B, 方向始终与两边的运动方向垂直，线圈的
总电阻为r, 外接电阻为R 。 则外接电阻 R 上电流的有效值为
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7.由玻璃材质制成的实心正四面体形吊灯，棱长为L, 单色点光源嵌在其几何中心点。吊 灯使用的玻璃对该单色光的折射率为 √ 2,只考虑由点光源直接射向表面的光线，则有光
出射的区域面积为
B.
2
8.如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长的固定绝缘 杆 MN, 小球 P 套在杆上，已知P 的质量为m、电荷量为+q, 电场强度为E, 磁感应强度 为 B,P 与杆间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g, 小球由静止开始下滑，在运动过程中
小球最大加速度为a₀, 最大速度为 v₀, 则下列判断正确的是
A. 小球开始下滑时的加速度最大
B. 小球的速度由 J 增大至v。的过程中，小球的加速度一直减小
c. 当 a。时小球的速度σ与v₀ 之
D. 当 U 时小球的加迷度a与a.之H
二、多项选择题：本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要
求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.2023年12月15 日，德州发布低温橙色预警信号，人们积极应对极寒天气。某汽车在
17℃的车库中，轮胎胎压为250kPa, 出行后，长时间放置在温度为一13℃的室外，轮胎胎
压为230kPa 。若轮胎不漏气，轮胎内气体可视为理想气体，下列说法正确的是
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A. 轮胎内气体分子平均动能减小
B. 轮胎内气体状态变化符合查理定律
C. 轮胎内气体放热
D. 单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变大
10.光电效应用于癌细胞放射治疗取得新进展，某兴趣小组用如图甲所示电路研究光电效 应中遏止电压Uc 与光的频率v 之间的关系，作出某金属的U.-v 图像如图乙所示，已知
电子电量 e=1.6×10-1C, 则
甲
A. 图甲中，电源的a 端为正极
B. 该金属的逸出功约为2.7×10-19 J
C. 用频率为6.0×10“Hz 的光入射到该金属时，遏止电压约为0.5V
D.其它金属的U-v 图像与该金属的U-v 图像平行
11.在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比 n₁:n₂:n₃=4:2:1, 定值电阻 R₁=
4.8Ω,R₂=R₃=1Ω, 滑动变阻器R 的最大阻值为3Q 。在 c、d 两端输入正弦式交变电
流，电压的表达式为u=8√2sin100πt(V)。 当滑片
P 从a 端滑到b 端的过程中，下列说法正确的是
A. 电阻 R₃ 的功率一直增大
B. 理想变压器的最大输出功率
C. 当滑片P 滑至b 端时，整个电路的功率达到最大
D. 电流表示数的最小值：
12.如图所示，导体棒 a、b 放置在足够长的光滑平行金属导轨上，导轨左右两部分的间距分 别为l,2l, 导体棒 a、b 的质量为m 和 2m, 接入电路的电阻分别为R 和 2R, 其余部分电 阻均忽略不计。导体棒a、b 均处于方向竖直向上的匀强磁场中，感应强度大小为B,a、
b 两导体棒均以v。的初速度同时水平向右运动，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂
直且保持良好接触，导体棒a 始终在窄轨上运动，导体棒 b 始终在宽轨上运动，直到两
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导体棒达到稳定状态。下列说法正确的是
A. 开始导体棒 a 中的电流为Q →P
B. 导体棒中的最大电流为-
C. 稳定时导体棒a 的速度)
D. 从开始至稳定状态，电路中产生的焦耳热：
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.(6分)(1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学利用一组测量数据计算发现得
到的 g 值偏大。其原因可能是
A. 测摆长时只测量了摆线长度而忘记考虑小球半径
B. 测定周期时振动次数多计了一次
C. 开始计时时，秒表过迟按下
D. 摆线上端未系牢固，在振动中出现松动导致摆线长度增加
(2)某同学设计实验在家里测重力加速度。他找到细线和铁
锁，制成一个单摆，如图所示。他又找到一把量程为20cm 的
刻度尺，并使用手机的秒表功能测时间。由于锁的形状不规
则，无法准确测量其摆长，于是他在细线上的A 点作了一个
标记，使得悬点 O 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程。
保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 O、A 间细线长度以改变摆长。实验中，当
O、A 间细线的长度分别为L₁ 、L。时，测得相应单摆的周期为 T₁ 、T₂ 。 由此可得重力加
速度 g= ( 用L₁ 、L₂ 、T₁ 、T₂ 表示)。
(3)摆钟是利用本实验的原理制成的。从广州购买的走时准确的摆钟在德州使用，要调
准它，需要将摆钟的摆长调 (选填“长”或“短”)。
14.(8分)某实验小组要测量某电池的电动势和内阻。主要实验步骤如下：
(1)该实验小组首先用如图甲所示的电路测量一粗细均匀的直电阻丝的总电阻，图甲中
部分器材的参数如下：
电源：电动势为4V, 内阻不计
所测电阻丝：总电阻大约为6Ω
电压表：量程为3V 时，内阻大约为3kΩ; 量程为15V 时，内阻大约为15kΩ
电流表：量程为0.6A 时，内阻大约为0.05Ω;量程为3A 时，内阻大约为0.01Ω
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①D 实验中所选电压表的量程应为 V. 所选电流表的量程应为 A。
②实验中要求电压表示数从零开始变化，请在甲图中将测量电路补充完整。
图甲
(2)该实验小组在第(1)步中测得的直电阻丝的总电阻为 R, 他们又用刻度尺测量了该 直电阻丝的长度为L。 利用此直电阻丝又设计了如图乙所示的电路，其中的电源为待
测电池，使金属滑片接触直电阻丝的不同位置，分别记录直电阻丝接入电路的有效长度
图像，如图两所示，图乙中电流表
x 及对应的电流表示数I, 根据记录的数据作出
内阳不计，则所测电池的电动势 E= ,内阻 r= _ 。 ( 选 用 R、L、a、b 表 示)
图乙
图丙
15.(8分)在公园经常看到小朋友手里牵着充有氦气的气球在玩耍。有个容积为V=48L 、 压强为p=1.0×10²Pa 的氦气罐给气球充气，充气后每个气球的体积均为 V₀=10L, 当 充满 N=392 个同样的气球时，氦气罐内部压强降为2p₀ 。 地面附近的温度为27℃,大 气压强 p₀=1.0×10⁵Pa 。 假设充气前后气球内和氦气罐内的气体温度不发生变化，且
充气过程没有漏气。求：
(1)小朋友手里的气球内的压强 P₁;
(2)脱手飞走的气球上升至2500m 高度时发生爆炸，爆炸时气球内气体的体积V₂ 。 (已 知高度每增加1km, 气温下降6℃,气球爆炸时，球内气体的压强p₂=8.0×10⁴Pa, 气球
上升过程中没有发生漏气现象)
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16.(8分)某物理学习兴趣小组成员小张找到了一个 LED 灯和一段光导纤维进行研究。查
阅资料发现，LED 灯是一块用环氧树脂密封的发光半导体材料。光导纤维由内芯和外
套两层组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
(1)有一 LED 灯结构如图甲所示，发光区域为直径3mm(MN 之间)的圆盘(厚度不 计),发光面上覆盖折射率n=1.6 的半球形环氧树脂，发光圆盘的圆心与球心重合。要 使发光区域发出的所有光线在球面上都不发生全反射，求环氧树脂半径R 满足的条件；
(2)一段长直光导纤维由内芯和外套组成，其剖面如图乙，其中内芯的折射率n₁=2, 外
套的折射率n₂= √3。 已知光从折射率为n₁ 的介质射入折射率为 n₂ 的介质时，入射角 θ₁与折射角θ₂ 间满足关系 n₁sinθ₁=n₂sinθ₂ 。试通过计算说明从该光导纤维一端入射
的光信号是否会通过外套“泄漏”出去。
甲
乙
17.(14分)高温超导磁悬浮列车技术在我国已有相关研究。其原理如图所示，金属框 abcd 放置于足够长的水平固定平行直导轨 PQ 和MN 上，导轨间有竖直方向等间距的匀强 磁场 B₁ 和 B₂, 二者大小相等、方向相反。金属框的 ad 边宽度与每个磁场宽度相等，当 匀强磁场 B₁ 和 B₂ 同时以恒定速度沿导轨方向向右运动时，金属框在磁场力作用下沿 导轨运动。已知金属框总电阻为R, 金属框的质量为m, 垂直导轨的ab 边长为L, 匀强 磁场 B₁=B₂=B, 磁场运动的恒定速度为v₀, 金属框运动时受到恒定的阻力为f。 不
考虑磁场运动时产生的其它影响。
(1)当金属框的速度为零时，求金属框受到的磁场力 F 的大小和方向；
(2)求金属框的最大速率 vm;
(3)金属框以最大速度做匀速运动时，为维持金属框运动，求外界需提供的总功率 P。
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18.(16分)物理学家在科研时经常利用电磁场加速和约束高能粒子。在如图所示的空间直 角坐标系Oxyx 中 ，x≥0 的空间内充满匀强磁场，大小为 B, 方向可调，初始时沿 x 轴 负方向。坐标为(0,0,L) 的 M 点有一粒子源，可沿不同方向发射速率相等的同种粒子。
初始时粒子从 yOz 平面的第一象限射入，速度方向与 x 轴负方向成30°角，第一次运动
到 xOy 平面时轨迹恰好与之相切。已知粒子源发射的粒子质量为
m, 电荷量为+q, 初速度大小为v₀(v₀ 未知)。不计粒子重力和粒
子间的相互作用，B、L、m、q 为已知条件。
(1)求初速度 v₀ 的大小。
(2)保持粒子入射速度不变，仅将磁场方向调整为≥轴正方向，求此粒子经过 xOy 平面
的 x 坐标与y 坐标。(可用三角函数表示)
(3)保持粒子入射速度不变，x≥0 空间的磁场也不变，在此空间再充满沿x 轴负方向的
匀强电场，大小满足 ,求此粒子运动过程中距xOy 平面的最大距离d。
(4)调整 x≥0 空间的磁场 B 沿≈轴负方向，此空间再充满沿≥轴正方向的匀强电场
射方向使其沿x 轴正方向，求此粒子第 N 次到达yOx 平面时的坐标y 。和≥。
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